Ứng dụng công nghệ CAD, CAM và CIM
14:57 Posted by Bảo dưỡng cơ khí
Labels: Bài viết kỹ thuật
Máy tính điện tử được áp dụng cả trong lĩnh vực kỹ thuật lẫn việc điều hành, quản lý và quản
trị. Về mặt kỹ thuật đã có hệ thống CAD (hệ thống máy tính hỗ trợ thiết kế) và CAM (hệ thống
máy tính hỗ trợ việc chế tạo). Hai hệ thống này đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, như các
phép toán ổn định và sức bền thân tàu, cho việc lập bảng tọa độ và làm trơn nhẵn đường hình dáng
vỏ tàu, cho việc khai triển tôn, bố trí để tiết kiệm nguyên vật liệu, cho tính tải và dao động của
động cơ diesel, cho việc khống chế tai nạn trên biển, cho hệ thống đường ống mà ta phải khai triển
cắt góc. Các kỹ sư máy tàu và vỏ tàu của Tập đoàn Công nghiệp tàu thủy Việt Nam (VINASHIN)
đã thiết kế và chế tạo các bản vẽ trên máy tính dựa vào các phần mềm chuyên dụng như Autoship,
Ship Constructor, Nupas-cadmatic…, sau đó các bản vẽ được trực tiếp gửi tới máy CNC. Trong
việc điều hành, quản lý và quản trị, hệ thống máy tính cũng đóng vai trò ngày càng quan trọng
trong những xưởng của các nhà máy đóng tàu. Ngày này công nghệ máy tính đang phát triển rất
nhanh, khuynh hướng mới là CIM, nghĩa là hệ thống máy tính tích hợp với chế tạo.
Xu hướng phân tán, mềm hóa và chuẩn hóa là ba trong nhiều điểm đặc trưng cho sự thay đổi
này. Những xu hướng mới đó không nằm ngoài mục đích giảm giá thành giải pháp và nâng cao
chất lượng hệ thống. Thông qua việc, ứng dụng rộng rãi các hệ thống mạng truyền thông trong
công nghiệp, đặc biệt các hệ thống bus trường.
Mạng truyền thông công nghiệp cũng như công nghệ bus trường không phải là một lĩnh vực
kỹ thuật hoàn toàn mới, mà thực chất là các công nghệ được kế thừa, chắt lọc và phát triển từ kỹ
thuật truyền thông nói chung cho phù hợp với các yêu cầu trong công nghiệp. Từ hơn một thập kỷ
nay, công nghệ bus trường đã trở nên không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển và giám sát
hiện đại. Song thực tế người sử dụng trong công nghiệp thường gặp phải hàng loạt các vấn đề khác
nhau, do vậy trước khi xây dựng một giải pháp tự động hóa không còn là nên hay không nên mà là
phải lựa chọn hệ thống mạng truyền thông nào cho phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ của ứng dụng
thực tế.
Công nghệ máy tính có ảnh hưởng to lớn đến các hệ thống sản xuất trong suốt những thập kỷ
qua. Các ứng dụng quan trọng của máy tính thể hiện trong nhiều lĩnh vực như điều khiển số, các
hệ thống rôbốt, các hệ thống sản xuất linh hoạt và đặc biệt là chức năng điều khiển quá trình trong
các hoạt động sản xuất, bao gồm từ khâu thiết kế sản phẩm đến lập kế hoạch và điều khiển sản

trong việc tính toán các đặc tính vật lý.
Mô hình bề mặt
Được định nghĩa theo các điểm, các đường thẳng và các bề mặt. Mô hình này có khả năng
nhận biết và hiển thị các dạng đường cong phức tạp, có khả năng nhận biết bề mặt và cung cấp mô
hình 3D có bề mặt bóng, có khả năng hiển thị rất tốt mô phỏng quỹ đạo chuyển động như của dao
cắt trong máy công cụ hoặc chuyển động của các rôbốt.
Mô hình đặc
Mô tả hình dạng toàn khối của vật thể một cách rõ ràng và chính xác. Nó có thể mô tả các
đường thấy và đường khuất của vật thể. Mô hình này trợ giúp đắc lực trong quá trình lắp ráp các
phần tử phức tạp. Ngoài ra, mô hình còn có khả năng tạo mảng màu và độ bóng bề mặt. Hơn nữa,
người sử dụng có thể kết hợp với các chương trình phần mềm chuyên dụng khác để biểu diễn mô
hình và tạo hình ảnh sống động cho vật thể.
Phân tích kỹ thuật mô hình
Sau khi có được phương án thiết kế thể hiện dưới dạng mô hình CAD sẽ trợ giúp mô hình.
Hai ví dụ về việc phân tích mô hình là tính toán các đặc tính vật lý và phân tích phần tử hữu hạn.
Tính toán các đặc tính vật lý bao gồm việc xác định khối lượng, diện tích bề mặt, thể tích và xác
định trọng tâm. Phân tích các phần tử hữu hạn nhằm tính toán sức căng, độ truyền nhiệt…
Đánh giá thiết kế
Đánh giá thiết kế có thể bao gồm: tự động xác định chính xác các kích thước, xác định khả
năng tương tác giữa các bộ phận. Điều này đặc biệt quan trọng trong các thiết kế lắp ráp nhằm
tránh hai chi tiết cùng chiếm một khoảng không gian, kiểm tra động học. Điều này cần đến khả
năng mô phỏng các chuyển động của CAD.
Tự động phác thảo bản vẽ
Lĩnh vực trợ giúp đắc lực thứ tư của CAD là khả năng tự động cho ra các bản vẽ với độ
chính xác cao một cách nhanh chóng. Điều này rất quan trọng trong quá trình trình bày một thiết
kế và tạo lập hồ sơ thiết kế.
Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM
Được định nghĩa là việc sử dụng máy tính trong lập kế hoạch, quản lý và điều khiển quá trình
sản xuất. Các ứng dụng của CAM được chia làm 2 loại chính:
+ Lập kế hoạch sản xuất

hàng sản xuất khác nhau, lập kế hoạch nhu cầu nguyên vật liệu và lập kế hoạch năng lực.
Điều khiển sản xuất
Điều khiển sản xuất liên quan tới việc quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất trong nhà
máy. Điều khiển quá trình, điều khiển chất lượng, điều khiển sản xuất phân xưởng và giám sát quá
trình đều nằm trong vùng chức năng của điều khiển sản xuất. Ở đây máy tính tham gia trực tiếp
(on-line) vào các hoạt động sản xuất trong nhà máy. Các ứng dụng của điều khiển quá trình sử
dụng máy tính là khá phổ biến trong các hệ thống sản xuất tự động hiện nay. Chúng bao gồm các
dây chuyền vận chuyển, các hệ thống lắp ráp, điều khiển số, kỹ thuật rôbốt, vận chuyển nguyên
vật liệu và hệ thống sản xuất linh hoạt.
Điều khiển hoạt động sản xuất phân xưởng liên quan tới việc thu nhập dữ liệu đó để trợ giúp
điều khiển sản xuất và lưu trữ trong nhà máy. Các công nghệ thu nhập dữ liệu máy tính hóa và
giám sát quá trình bằng máy tính đang là phương tiện được đánh giá cao trong hoạt động sản xuất
phân xưởng hiện tại.
Hệ thống CAD/CAM
Khái niệm CAD/CAM dù đã có từ rất lâu nhưng vẫn đang tiếp tục được phát triển và mở
rộng. Ban đầu CAD và CAM được sử dụng độc lập để mô tả việc lập trình bộ phận với sự trợ giúp
của máy tính và các bản vẽ, đồ họa. Trong những năm gần đây, hai khái niệm này được nối kết với
nhau để tạo ra khái niệm thống nhất CAD/CAM, biểu diễn một phương pháp tích hợp máy tính
trong toàn bộ quá trình sản xuất bao trùm cả hai khâu thiết kế và sản xuất. Cụ thể trong pha thiết
kế bao gồm toàn bộ các hoạt động liên quan đến các dữ liệu kỹ thuật như bản vẽ, các mô hình học,
phân tích các phần tử hữu hạn, bản ghi các chi tiết và kế hoạch, thông tin chương trình NC. Trong
khâu sản xuất, các ứng dụng của máy tính bao trùm trong lập kế hoạch quá trình, điều độ sản xuất,
NC, CNC, quản lý chất lượng và lắp ráp.
Mục đích của tích hợp CAD/CAM là hệ thống hóa dòng thông tin từ khi bắt đầu thiết kế sản
phẩm tới khi hoàn thành quá trình sản xuất. Chuỗi các bước được tiến hành với việc tạo dữ liệu
hình học, tiếp tục với việc lưu trữ và xử lý bổ sung, và kết thúc với việc chuyển các dữ liệu này
thành thông tin điều khiển cho quá trình gia công, di chuyển nguyên vật liệu và kiểm tra tự động
được gọi là kỹ thuật trợ giúp bởi máy tính CAE (Computer – Aided Engineering) và được coi như
kết quả của việc kết nối CAD và CAM.
Mục đích của công nghệ CAE không chỉ thay thế con người bằng các thiết bị máy tính hóa